第一章 緒論
第三節 研究內容與範圍
在建築結構遭受火災高溫破壞之際，柱為支撐結構體載重之主要構件，其重要性 不言可喻。國內現行法規關於鋼骨鋼筋混凝土材料之規定係訂於建築技術規則建築構 造編（民國 96 年 12 月 18 日修正）第七章之第 502 條，其對鋼骨鋼筋混凝土構造設計 要求考量強度及使用性兩種極限狀態；其中，強度極限狀態包含：降伏、挫屈、傾倒、
疲勞或斷裂等極限狀態，而使用性極限狀態則包含：撓度、側向位移、振動或其他影 響正常使用功能之極限狀態。就填充型箱型柱而言，內部若灌漿，則須採用全滲透銲
（Complete Penetration Weld，簡稱 CPW）；否則，採用半滲透銲或部分滲透銲（Partial Penetration Weld，簡稱 PPW）區要用 Tie Bar，除非檢查不因壓力而變形。另外，設計 規範 ASD 規定：柱續接樓層之柱全長須採用 CP，除非大地震時柱軸力小於 80%之柱 軸壓強度可用 PP，否則仍要 CP。至於 CFTC，其製作方式隨其型式而截然不同，如圖 1-4 所示。在標準升溫條件下，CFTC 之耐火時效與其所承受的軸向荷重有密切關係。
現行 Eurocode 4 規範將 CFTC 之火害設計荷重等級（ηfi,t）分為 3 種（即≤0.28、≤0.47 及≤0.66），並將其耐火時效區分為 5 個等級（R30、R60、R90、R120 及 R180）。在固 定ηfi,t條件下，針對不同耐火時效需求之 CFTC（如表 1-2所示），Eurocode 4 已訂定其 最小斷面尺寸 b 及 h（或最小直徑 d）、最小鋼筋比（AS/(AS+AC)，AS=鋼筋面積；AC= 混凝土面積）及最小鋼筋軸距（us，鋼筋中心至鋼板內側之距離），以供業界參酌使用。
圖 1-4 填充型鋼管柱之型式
（資料來源：本研究整理）
表 1-2 Eurocode 4 規範建議填充型 SRC 柱之斷面尺寸要求及其耐火時效
Steel section: (b/e) ≥ 25 or (d/e) ≥ 25
Standard Fire Resistance
R30 R60 R90 R120 R180
1 Minimum cross-sectional dimensions for load level ηfi,t ≤ 0.28
1.1 Minimum dimensions h and b or minimum diameter d [mm] 160 200 220 260 400 1.2 Minimum ratio of reinforcement AS/(AS+AC) in (%) 0 1.5 3.0 6.0 6.0 1.3 Minimum axis distance of reinforcing bars us [mm] - 30 40 50 60
2 Minimum cross-sectional dimensions for load level ηfi,t ≤ 0.47
2.1 Minimum dimensions h and b or minimum diameter d [mm] 260 260 400 450 500 2.2 Minimum ratio of reinforcement AS/(AS+AC) in (%) 0 3.0 6.0 6.0 6.0 2.3 Minimum axis distance of reinforcing bars us [mm] - 30 40 50 60
3 Minimum cross-sectional dimensions for load level ηfi,t ≤ 0.66
3.1 Minimum dimensions h and b or minimum diameter d [mm] 260 450 550 - - 3.2 Minimum ratio of reinforcement AS/(AS+AC) in (%) 3.0 6.0 6.0 - - 3.3 Minimum axis distance of reinforcing bars us [mm] 25 30 40 - -
（資料來源：Eurocode 4 及本研究整理）
本研究規劃系列填充型鋼管混凝土柱火害試驗，以探討其最佳化耐火性能設計研 究，並驗證 Eurocode 4 規範建議值之適當性，俾供國內編撰 CFTC 與 CFBC 耐火時效 規範之參考依據。本研究將採定載升溫方式進行火害試驗，其探討內容如下：
1. 依標準升溫曲線對實尺寸 填充 型 SRC 柱桿件 加熱，探討 斷面尺寸、鋼 筋 比
（AS/(AS+AC)）及鋼筋軸距（us）對其耐火時效之影響。
2. 實驗過程中亦將量測柱隨標準升溫曲線而變化之溫度分佈。
3. 觀察受熱時 SRC 柱的挫屈、爆裂、裂痕等現象，並評估其耐火時效是否符合現行 建築技術規則及 Eurocode 4 規範的要求。
根據我國「鋼骨鋼筋混凝土構造設計規範與解說」，本研究設計承重 CFTC 試體
（混凝土灌入銲接組合箱型鋼柱）；期透過不同配製實尺寸填充型箱型柱試體，進行 火害試驗，以評估其火害行為及防火性能。在模擬試體火災高溫情況方面，將依據我 國 CNS 12514「建築物構造部分耐火試驗法」相關規定進行兩組試體試驗研究，以比
較不同火害設計荷重等級條件下 CFTC 試體於高溫環境之力學行為及溫度傳遞情況。
再者，本研究將利用有限元素分析軟體，模擬 CFTC 試體受軸向載重與實驗高溫爐加 溫時其試體溫度分佈情形、溫度傳遞狀態及試體破壞模式，並與試驗結果比對，以確 定分析模型之正確性。有關本研究之整體流程，茲詳列如圖 1-5。
圖 1-5 研究流程圖
（資料來源：本研究整理）